Caricabilità

Il metodo della polarizzazione indotta viene applicato con successo in svariati campi d’indagine:
–  dalle ricerche idriche; 
–  al monitoraggio di eventuali inquinanti di terreni e acquiferi ad opera di fluidi organici (idrocarburi) e/o sostanze tossiche; 
- a corpi sepolti di natura metallica. 
Per una valutazione corretta delle indicazioni fornite dall’applicazione di tale metodologia, è necessario conoscere i meccanismi e le modalità di interazione tra terreno e fluido organico. 
Dal punto di vista fisico, il fenomeno della polarizzazione indotta comprende un insieme di processi, in regime transitorio, che avviene nel terreno quando esso è sottoposto ad un campo elettrico, applicato tramite un classico dispositivo quadripolare ABMN (con AB = elettrodi di corrente e MN = elettrodi di potenziale). In sostanza, il terreno viene energizzato con una corrente di intensità costante attraverso gli elettrodi AB per un certo tempo T, e si misura il potenziale di equilibrio tra gli elettrodi MN. Tale potenziale, che si produce per effetto
della polarizzazione del terreno, assume un andamento asintotico. Allo stesso modo, la d.d.p. tra MN non cade istantaneamente a zero nel momento in cui si interrompe l’energizzazione, bensì decade in un certo tempo. 
Si può quindi assimilare il comportamento del terreno a quello di una distrbuzione di condensatori che si caricano e si scaricano attraverso delle resistenze. Il tempo richiesto per ripristinare le condizioni di equilibrio è funzione del grado di polarizzabilità del terreno. I principali fattori che influenzano la PI sono:
–  la composizione mineralogica, 
–  la tessitura, 
–  la percentuale d’acqua (umidità naturale), 
–  la composizione chimica dell’acqua interstiziale (elettrolita).
 
In generale, i meccanismi che causano la PI sono poco conosciuti, ma per spiegare tale fenomeno si considerano due tipi di polarizzazione: 
1. Polarizzazione di membrana. 
2. Polarizzazione di elettrodo. 

Polarizzazione di membrana 
La polarizzazione di membrana, detta anche elettrolitica, si realizza quando nel terreno vi sono minerali fibrosi o lamellari che presentano particelle superficiali cariche negativamente, e che attraggono pertanto i cationi presenti nella soluzione elettrolitica che pervade i pori, formando un doppio strato elettrico.
Le particelle d’argilla tabulari (fillosilicati) sono i minerali in cui meglio avviene questo processo, poiché gli ossigeni del reticolo cristallino, presenti sulla superficie di esfoliazione, a contatto con l’elettrolita attraggono i cationi del fluido formando una «nube» cationica. Questo addensamento di ioni determina una parziale ostruzione dei pori. Nel momento in cui si immette corrente tra gli elettrodi AB, il passaggio è ostacolato, in quanto gli ioni positivi passano attraverso la nube cationica, mentre quelli negativi sono attratti da essa, che funziona da membrana selettiva. Si formano così delle zone a diversa concentrazione ionica, ed è proprio questa diversa mobilità degli ioni che determina la polarizzazione. Al cessare della corrente esterna, le nubi ioniche si neutralizzano per diffusione, mantenendo una corrente transitoria dello stesso segno di quella applicata.
Inoltre, la polarizzazione di membrana è influenzata dal contenuto salino dell’elettrolita, nel senso che quanto più bassa è la sua concentrazione, tanto maggiore sarà l’effetto della polarizzazione.

Polarizzazione di elettrodo
La polarizzazione di elettrodo, detta anche metallica o elettronica, trae origine dalla presenza di minerali metallici o particelle conduttive disseminate nella matrice, come solfuri e ossidi, che determinano il passaggio da conduzione ionica nell’elettrolita ad elettronica nei minerali.
Al passaggio della corrente, gli ioni si addensano sull’interfaccia dell’elemento conduttore ostacolando il flusso stesso di corrente, generando così un doppio strato elettrico, che costituisce l’equivalente di un dipolo elettrico. Si realizza quindi una resistenza addizionale transitoria detta «sovratensione» (overvoltage) o polarizzazione di elettrodo.
Il possibile contributo delle misure di PI per la definizione della geometria del materiale indagato e della presenza di eventuali fluidi risiede quindi nel carattere di polarizzabilità di quasi tutti i metalli (Zn escluso) e di molti ossidi e solfuri metallici.